一种高压电池装配设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高压电池装配设备，该装配设备能够通过旋转编码器和第一变频电机的共同作用，保证装配设备的行走速度始终保持与汽车装配线的速度一致运行。在装配过程中，通过剪式举升机构将托盘举升到和待装配汽车等高的高度，然后通过第二层基板上设置的弹性定位销机构实现和待装配汽车的定位连接，然后通过拧紧机构完成高压电池的装配，来实现电池工件与车体的连接紧固。装配设备的弹性定位销机构设计灵活，结构紧凑，替代操作员自动和待装配汽车进行对接，避免了因手工操作导致的对接误差，因此在对自身的重要工具保护周到的同时也对操作员的安全防护进行了多重考虑。此装配设备操作简单，生产效率高，自动化程度高，安全保护较好。
【专利说明】一种高压电池装配设备
【技术领域】
[0001]本申请涉及汽车生产领域，尤其涉及一种高压电池装配设备。
【背景技术】
[0002]目前，在为电力汽车的底盘装配高压电池时，高压电池工件需要跟随汽车生产线同步行走。在行走的过程中，在作业人员的控制下高压电池工件与汽车吊具定位并对接。在高压电池工件举升到指定高度之后，电动拧紧轴将电池与车体的螺栓并达到要求力矩。
[0003]在这个安装过程中，高压电池工件需要克服由于汽车吊具自身的横向偏差以及汽车摆放在吊具上的位置偏差与汽车对接。另外，汽车生产线的速度比较快，而要安装的工件为强电蓄电池(275KG) +专用运输托盘(120KG)，合计约400KG，电池有高压电且总体重量较重。在高压电池工件和汽车吊具对接时，有可能导致两者的速度有偏差，进而会导致对接有偏差，影响汽车成品的质量。
【发明内容】
[0004]本发明了提供了一种高压电池装配设备，以解决高压电池工件和汽车吊具对接时有偏差，影响汽车成品质量的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供了一种高压电池装配设备，用于将高压电池装配到待装配汽车内，所述装配设备包括:
[0006]车体；
[0007]行走车轮，设置在所述车体对立的两边，所述行走车轮由第一变频电机驱动运行；所述第一变频电机上设置有旋转编码器，所述旋转编码器用于实时采集所述待装配汽车的运行速度，并根据所述待装配汽车的运行速度控制所述第一变频电机的转速，以使所述行走车轮的运行速度和所述待装配汽车的运行速度保持一致；
[0008]剪式举升机构，设置在所述车体上，所述剪式举升机构用于需要将装有所述高压电池的托盘安装到所述待装配汽车中时，将所述托盘举升到和所述待装配汽车对应的高度。
[0009]第一层基板，设置在所述剪式举升机构上，用于定位第二层基板；
[0010]所述第二层基板，设置在所述第一层基板上，包括弹性定位销机构、拧紧机构；其中，所述弹性定位销机构用于和所述待装配汽车定位连接，以便于所述托盘将所述高压电池运送至所述待装配汽车内；所述拧紧机构用于在所述高压电池和所述待装配汽车对位后，将所述高压电池和所述待装配汽车的紧固螺栓拧紧到指定扭矩，以完成所述高压电池的装配。
[0011]优选的，所述剪式举升机构具体包括:第二变频电机，滚珠丝杆，驱动小剪叉，升降剪叉，设备底架，设备面板，角钢；
[0012]其中，所述驱动小剪叉和升降剪叉用于升降所述设备面板；
[0013]所述设备底架，用于支撑所述剪式举升机构；
[0014]所述角钢，用于与所述车体的螺栓连接，以使所述剪式举升机构连接在所述车体上；
[0015]所述第二变频电机，用于驱动所述滚珠丝杆，以带动所述驱动小剪叉和所述升降剪叉运动，控制所述设备面板垂直移动；
[0016]所述设备面板，用于放置所述第一层基板。
[0017]优选的，所述第一层基板具体包括:
[0018]浮动滑台，用于放置所述第二层基板；
[0019]气动定位插销，安装在所述第一层基板的两侧，用于在装载或者卸下所述托盘时，插入所述第二层基板的定位孔中，定位所述第二层基板，以保证所述第二层基板与所述第一层基板的可靠锁定。
[0020]优选的，所述浮动滑台具体包括滚珠万向球，角钢限位块和弹性伸缩杆；其中，所述滚珠万向球，用于移动所述第二层基板；所述角钢限位块安装在所述第一层基板的四周，用于防止所述第二层基板超出所述第一层基板的限制范围；所述弹性伸缩杆安装在所述第一层基板的四周，用于将所述第二层基板保持在第一层基板的中间位置。
[0021]优选的，所述第二层基板还包括:底板，万向滚球，单边挡板，单边活动挡板，双边活动定位挡板，动力滚道，定位孔；其中，所述底板上安装所述万向滚球；所述动力滚道，安装在第二层基板的两侧且能够升降，用于输送所述托盘；所述万向滚球，安装在所述第二层基板两侧的动力滚道之间，用于调整所述托盘所述在第二层基板上的位置；所述单边挡板，安装在所述第二层基板的侧面，用于阻挡所述托盘，防止所述托盘滑落；所述单边活动挡板，安装在所述第二层基板的侧面，用于阻挡所述托盘，防止所述托盘滑落；所述双边活动定位挡板，和所述动力滚道接触，用于定位所述托盘，将所述托盘定位在所述第二层基板上；所述定位孔用于和所述第一层基板的气动定位插销配合，将所述第二层基板固定在所述第一层基板上；其中，所述动力滚道上升将所述托盘输送进入所述第二层基板上时，所述单边挡板阻挡所述托盘移动，所述单边活动挡板上升，所述动力滚道下降，托盘由所述万向滚球支撑，所述双边活动定位挡板动作，将所述托盘定位在第二层基板上。
[0022]优选的，所述拧紧机构包括拧紧轴，拧紧轴保护机构，导杆气缸及连接板；其中，所述拧紧轴用于拧紧螺栓；所述导杆气缸用于驱动所述拧紧轴运动，完成螺栓拧紧；所述拧紧轴保护机构用于保护所述拧紧轴；所述连接板用于将所述拧紧轴固定在所述第二层基板上。
[0023]优选的，所述弹性定位销机构包括:车体定位销、直线导轨、弹簧导向套、弹簧、活动机架及固定机架；其中，所述车体定位销固定在所述活动机架上；所述活动机架连接在所述直线导轨上；所述弹簧导向套内装有所述弹簧，并和所述活动机架连接；所述固定机架与所述第二层基板连接；在所述高压电池装配设备和所述待装配汽车对接的过程中，所述车体定位销先插入到所述待装配汽车的定位孔内；然后随着所述剪式举升机构的升高从而压缩所述车体定位销，使得所述活动机架沿所述直线导轨下降，并压缩弹簧；在所述高压电池安装完毕后，所述剪式举升机构开始下降，依靠所述弹簧自身的恢复力使所述弹性定位销机构回到初始位置。
[0024]优选的，所述装配设备还包括:机械开关组件，用于检测所述高压电池装配设备的升降位置。
[0025]优选的，所述装配设备还包括:光电开关组件，用于检测所述托盘是否运输到所述第二层基板上。
[0026]优选的，所述装配设备还包括:气动机构，用于控制所述装配设备中部件的运动；电控机构，用于控制所述装配设备中各个部件之间的配合运动。
[0027]通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点:
[0028]本发明公开了一种高压电池装配设备，该装配设备能够通过旋转编码器和第一变频电机的共同作用，保证装配设备的行走速度始终保持与汽车装配线的速度一致运行。在装配过程中，通过剪式举升机构将托盘举升到和待装配汽车等高的高度，然后通过第二层基板上设置的弹性定位销机构实现和待装配汽车的定位连接，然后通过拧紧机构完成高压电池的装配，这一系列工作的配合，来实现电池工件与车体的连接紧固。装配设备的弹性定位销机构设计灵活，结构紧凑，替代操作员自动和待装配汽车进行对接，避免了因手工操作导致的对接误差，因此在对自身的重要工具保护周到的同时也对操作员的安全防护进行了多重考虑。此装配设备操作简单，生产效率高，自动化程度高，安全保护较好。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1A为本发明实施例中高压电池装配设备的模块示意图；
[0030]图1B为本发明实施例中高压电池装配设备的结构示意图；
[0031]图2A-图2C为本发明实施例中剪式举升机构的结构示意图；
[0032]图3A-图3B为本发明实施例中第一层基板的结构示意图；
[0033]图4A-图4B为本发明实施例中弹性伸缩杆的结构示意图；
[0034]图5A-图5B为本发明实施例中第二层基板的结构示意图；
[0035]图6A-图6B为本发明实施例中动力滚道的结构示意图；
[0036]图7A-图7B为本发明实施例中弹性定位销机构的结构示意图；
[0037]图8为本发明实施例中拧紧机构的结构示意图。
[0038]附图标记说明:车体1、行走车轮2、剪式举升机构3、第一层基板4、第二层基板5、气动机构6、电控机构7、第二变频电机8、滚珠丝杆9、驱动小剪叉10、升降剪叉11、设备底架12、设备面板13、角钢14、浮动滑台15、气动定位插销16、周边挡板17、底板18、滚珠万向球19、角钢限位块20、弹性伸缩杆21、底板22、万向滚球23、单边挡板24、单边活动挡板25、双边活动定位挡板26、动力滚道27、定位孔28、弹性定位销机构29、拧紧机构30、动力滚筒31、非动力滚筒32、车体定位销33、直线导轨34、弹簧导向套35、弹簧36、活动机架37、固定机架38、拧紧轴39，拧紧轴保护机构40，导杆气缸41、连接板42、推力球轴承43、沉头螺栓a、万向球b、弹簧挡圈C、固定环d、端面挡圈e。
【具体实施方式】
[0039]为了使本申请所属【技术领域】中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。
[0040]本发明的实施原理:高压电池装配设备能够通过旋转编码器检测主线的实时速度，然后以主线的实时速度随行。在随行的同时，接收操作员的操作指令，控制装配设备上升及下降，使装配设备和待装配汽车高度对应，然后通过装配设备的弹性定位销机构与吊具上的汽车底盘进行精准对接来完成与汽车装配主线的锁定。然后通过放置高压电池的托盘中的定位销(一般来说，托盘上有两个定位销)来进行高压电池工件与车体安装位置的锁定。对位完成后，通过装配设备上的拧紧机构将连接车体与工件的紧固螺栓拧紧到指定扭矩。与此同时，另一侧的紧固螺栓也一并拧紧。在拧紧机构拧紧合格后，装配设备自动将空托盘输送到下料输送线，然后回到上料输送线的初始位置进入下一个工作循环。
[0041]下面请参看图1A，描述了本发明描述的高压电池装配设备的具体结构。
[0042]高压电池装配设备主要包括车体1、行走车轮2、剪式举升机构3、第一层基板4、第二层基板5、气动机构6、电控机构7。
[0043]下面请参看图1B，是高压电池装配设备的结构示意图。
[0044]首先介绍车体I和行走车轮2。
[0045]行走车轮2，设置在车体I对立的两边，行走车轮2由第一变频电机驱动运行。第一变频电机上设置有旋转编码器，旋转编码器用于实时采集待装配汽车的运行速度，并根据待装配汽车的运行速度控制第一变频电机的转速，以使行走车轮2的运行速度和待装配汽车的运行速度保持一致。
[0046]具体来说，车体I包含四个钢制的行走车轮2，每个行走车轮2配备2个辅助导向轮，防止车辆脱轨。在每个行走车轮2前方安装清扫刷，清除轨道上的异物。另外，本发明包括但不限于使用40mm*40mm的冷拉方钢作为车用轨道，安装在地面钢板上，轨道间距100mm0
[0047]为了方便车轮更换，车轮安装部位可为开放式结构，使用防护罩防护。
[0048]在车辆运行的前后极限位置，安装机械开关和死挡块，以防止车辆冲出轨道，并且机械开关与主线连锁。
[0049]为了保证车体I运行速度与主线一致，从动轮上通过第一变频电机驱动，第一变频电机上安装旋转编码器(型号:E6C2-CWZ6C(OMRON))，旋转编码器主要用来采集主线的速度信号来控制车体I的车速，保证车体I的车速与主线的速度一致。
[0050]除此之外，还可以通过以下方式控制车体I速度:通过变频器改变电机的频率，经由PLC将信号传输给电机，从而改变车速。第一变频电机包括但不限于采用功率是1.5KW的变频减速电机，实现前进速度:2-20mm/min,返回速度:10-20mm/min。
[0051]车体I包括但不限于使用150mm*100mm的矩形管为主梁焊接成整体框架结构。
[0052]在车体I上，还可以安装操作面板和控制手柄。车体I的前后方向安装机械防撞挡板，当碰到障碍物时，车辆立即停车。
[0053]另外，还可以将车体I的多个信号与主线连锁。在第一层基板4和第二层基板5之间的后方向安装机械开关检测，如果此机械开关动作，说明车体I和主线同步延迟或者不一致，立即发出停线信号。此外，在车体I同步运行的过程中，如果车体I由于障碍物导致停车，也会使主线停车。另外，在车体I的返回方向上除了机械开关外，还可以安装障碍物传感器，或者通过安装在车辆上的QRQC(quick response quality control,快速反应质量控制机构)停止主线。
[0054]为了使装配设备更好地和待装配汽车进行装配，下面介绍一些辅助组件。
[0055]机械开关组件。
[0056]机械开关组件用于检测高压电池装配设备的升降位置。
[0057]在电池合装车(即装配有高压电池的装配设备)上设有升降行程检测的机械开关组件，从上到下一次排列四个，分别是台车(即电池合装车的简称)升降上极限、台车上升安全限位、台车上升安全限位二次保护、台车升降下极限。其中，根据每个机械开关设定的不同检测位置，使台车升降触碰后分别发相应信号给PLC的输入端，来检测台车的升降位置。具体来说，这个检测开关组件是用来控制剪式举升机构3的高度。有4个机械开关就可以设定4个举升高度，从而使装有电池的托盘(即工件)能够根据需要调整装配高度。
[0058]光电开关组件。
[0059]光电开关组件(即漫反射开关)是用来检测托盘工件是(即装有电池的托盘)否已经运输到第二层基板上，以及在电池安装到汽车底盘上面之后对于车体后面的动作给出动作信号的。这些开关体积较小，包括但不限于利用一个钣金件作为安装支架，然后根据现场情况固定在设备上。
[0060]在实际应用中，电池合装车在上下线对接处分别采用两组(每组两个)马蹄形光电开关进行精确定位，设在台车行走导轨的内侧，靠台车前端侧边安装的挡板来感应马蹄形光电开关，根据挡板感应开关产生开关量信号发给PLC的输入端，来检测台车是否处在上下线位置，而台车的准确对接定位是要求台车挡板同时感应任一组马蹄形光电开关中的两个。手动上下线复位键是设在触摸屏的主画面及台车手动画面中，在分别进行上下线复位时，都是以运动过程中(任一组马蹄形光电开关)先触碰到的为减速开关，后触碰到的为原点开关，而通过上下线的四个马蹄形光电开关，可以划分出台车运动轨迹中可能出现的各种位置状态，只要能够区分并记住台车当前所处的位置状态，就可以通过运动机构的一些连锁、互锁关系将台车上下线任意复位。
[0061]下面介绍车体I上部安装的剪式举升机构3。
[0062]剪式举升机构3主要用于需要将装有高压电池的托盘安装到待装配汽车中时，将托盘举升到和待装配汽车对应的高度。
[0063]剪式举升机构3采用传统结构形式，使用变频电机+滚珠丝杆的驱动方式，第二变频电机的功率约5.5KW,最大举升速度160mm/s,最大举升行程1000mm。最大升降负荷1000KG，第二变频电机带刹车功能。
[0064]出于安全考虑，剪式举升机构3的四周安装风琴式防护罩，防护罩下部不固定。举升方向的电缆和行走方向的电缆全部采用柔性电缆，使用拖链过渡。
[0065]具体来说，剪式举升机构3的结构请参看图2A-图2C。
[0066]剪式举升机构3主要包括第二变频电机8，滚珠丝杆9，驱动小剪叉10，升降剪叉11，设备底架12，设备面板13，角钢14。
[0067]其中，驱动小剪叉10和升降剪叉11用于升降设备面板13。
[0068]设备底架12，用于支撑剪式举升机构3。
[0069]角钢14，用于与车体I的螺栓连接，以使剪式举升机构3连接在车体I上。
[0070]第二变频电机8，用于驱动滚珠丝杆9，以带动驱动小剪叉10和升降剪叉11运动，控制设备面板13垂直移动。
[0071]设备面板13,用于放置第一层基板4。
[0072]由于剪式举升机构3使用的是第二变频电机8驱动滚珠丝杆9来控制设备面板13的垂直移动，所以升降高度可以精确到0.5毫米。比传统的液压升降机在稳定性和位置重复精度上提高了很多。另外，剪式举升机构3包括但不限于在升降台内部设有防坠机构，保证设备在突然失去动力的情况下能够保证操作员和外部产品的安全性。
[0073]另外，剪式举升机构3的底架两侧焊有6个角钢14，与车体I通过6个螺栓连接。设备面板13上面通过螺栓与第一层基板4相关零部件连接。
[0074]整个剪式升降设备随车体I 一起移动，与车体I保持相对静止的同时将工件平稳的送到指定高度。从而实现工件与车体I的装配。
[0075]下面介绍第一层基板4。
[0076]第一层基板4固定安装在剪式举升机构3上，包括但不限于是焊接在剪式举升机构3上的固定台面。第一层基板4主要用于定位第二层基板5。
[0077]下面请参看图3A-图3B，第一层基板4具体包括:浮动滑台15，气动定位插销16，周边挡板17，底板18。
[0078]其中，浮动滑台15主要用于放置第二层基板5。气动定位插销16，安装在第一层基板4的两侧，用于在装载或者卸下托盘时，插入第二层基板5的定位孔中，定位第二层基板5,以保证第二层基板5与第一层基板4的可靠锁定。周边挡板17,安装在第一层基板4的四周，用于防止第二层基板5滑落。
[0079]浮动滑台15又包括滚珠万向球19，角钢限位块20和弹性伸缩杆21。其中，滚珠万向球19，用于移动第二层基板5。角钢限位块20安装在第一层基板4的两侧，用于防止第二层基板5垂直翻越第一层基板4。弹性伸缩杆21安装在第一层基板4的四周，用于将第二层基板5保持在第一层基板4的中间位置。
[0080]具体来说，底板18使用18mm钢板，材质:45号钢，上部安装滚球万向球，滚球万向球的直径20mm，每个滚球万向球承重约120kg。整个底板18的承重满足700kg的要求。
[0081]第二层基板5安放在第一层基板4上,有前后、左右10mm的活动量。在第一层基板4的四周安装周边挡板17，防止第二层基板5滑落。
[0082]在第一层基板4的两头各安装一个气动定位插销16,在上下电池托盘时,气动定位插销16向上动作，插入第二层基板5的定位孔中，定位第二层基板5,定位精度:小于1mm，保证与第一层基板4的可靠锁定。
[0083]另外，第一层基板4上设有浮动的滑台。浮动滑台15的结构主要是由滚珠万向球19、弹性伸缩杆21和角钢限位块20组成。
[0084]第一层基板4上面装有6条万向球支撑块。支撑块上均布有若干个滚珠万向球19。这样就可以使得第二层基板5就可以在第一层基板4上具有X, Y方向的移动空间。
[0085]在第一层基板4的四周安装角钢限位块20，防止第二层基板5超出第一层基板4的限制范围。
[0086]为了限制第二层基板5在第一层基板4上的移动量，在第一层基板4的四周装有8个弹性伸缩杆21，使第二层基板5没有负荷时保持在第二层基板5的中间位置。
[0087]其结构图如图4A-图4B，弹性伸缩杆21通过两个沉头螺栓a与第一层基板4连接。其头部装有一个万向球b (即:滚珠万向球)。在头部下装有一个弹簧挡圈C，通过调整弹簧的丝径和弹簧的节距来控制使第二基板回到初始位置的恢复力。尾部装有固定环d和端面挡圈e，用来调整弹性伸缩杆21的位置。
[0088]下面介绍第二层基板5。
[0089]第二层基板5，设置在第一层基板4上。
[0090]具体来说，第二层基板5浮动安放在第一层基板4上。第二层基板5的活动量满足:前后方向正负90mm、左右方向:正负70mm。
[0091]下面请参看图5A-图5B，第二层基板5具体包括:底板22，万向滚球23，单边挡板24，单边活动挡板25，双边活动定位挡板26，动力滚道27，定位孔28，弹性定位销机构29、拧紧机构30。
[0092]其中，弹性定位销机构29用于和待装配汽车定位连接，以便于托盘将高压电池运送至待装配汽车内。拧紧机构30用于在高压电池和待装配汽车对位后，将高压电池和待装配汽车的紧固螺栓拧紧到指定扭矩，以完成高压电池的装配。
[0093]下面——介绍各个部件的作用。
[0094]底板22上安装万向滚球23，具体来说，万向滚球23，安装在第二层基板5两侧的动力滚道27之间，用于调整托盘在第二层基板5上的位置。
[0095]动力滚道27，安装在第二层基板5的两侧且能够升降，用于输送托盘。
[0096]下面请参看图6A-图6B，是动力滚道27的结构示意图，包含动力滚筒31和辅助支撑的非动力滚筒32。动力滚道27自带举升功能，2个动力滚道27安装在第二层基板5行的两边，用来输送托盘。
[0097]单边挡板24，安装在第二层基板5的侧面，用于阻挡托盘，防止托盘滑落。
[0098]单边活动挡板25，安装在第二层基板5的侧面，用于阻挡托盘，防止托盘滑落。
[0099]双边活动定位挡板26，和动力滚道27接触，用于定位托盘，将托盘定位在第二层基板5上。
[0100]定位孔28用于和第一层基板4的气动定位插销16配合,将第二层基板5固定在第一层基板4上。
[0101]其中，承接托盘的过程:动力滚道27上升将托盘输送进入第二层基板5上时，单边挡板24阻挡托盘移动，单边活动挡板25上升，动力滚道27下降，托盘由万向滚球23支撑，双边活动定位挡板26动作，将托盘定位在第二层基板5上，定位精度小于正负7mm。
[0102]下面介绍弹性定位销机构29。
[0103]在第二层基板5上，共安装了 4个弹性定位销机构29，用于与轿车的定位连接。弹性定位销机构29使用弹簧支撑，具有约350mm的压缩行程。弹性定位销机构29的定位精度小于正负0.5mm。
[0104]具体来说，弹性定位销机构29请参看图7A-图7B，包括:车体定位销33、直线导轨34、弹簧导向套35、弹簧36、活动机架37及固定机架38。
[0105]其中，车体定位销33固定在活动机架37上。
[0106]活动机架37连接在直线导轨34上。
[0107]弹簧36导向套35内装有弹簧36，并和活动机架37连接。具体来说，弹簧36导向套35通过法兰跟获活动机架37连接。
[0108]固定机架38与第二层基板5连接。具体来说，固定机架38与第二层基板5通过由方管焊接的拐臂法兰连接。
[0109]在高压电池装配设备和待装配汽车对接的过程中，车体定位销33先插入到待装配汽车的定位孔28内。然后随着剪式举升机构3的升高从而压缩车体定位销33，使得活动机架37沿直线导轨34下降，并压缩弹簧36。在高压电池安装完毕后，剪式举升机构3开始下降，依靠弹簧36自身的恢复力使弹性定位销机构29回到初始位置。
[0110]当然，本发明实施例描述的只是弹性定位销机构29的一种结构，在实际应用中，弹性定位销机构29还可以具有其他的结构。
[0111]下面介绍拧紧机构30。
[0112]在第二层基板5上，共安装2个拧紧机构30，每个拧紧机构30使用导杆气缸驱动，可以做上下运动。当托盘与轿车完成定位连接后，气缸驱动拧紧轴向上运动，完成螺栓拧紧。
[0113]拧紧机构30包括但不限于是下面列举的拧紧机构30:
[0114]型号:3BB-3B180A-3K1M-3ZA。控制器型号:MPR0400GC。
[0115]其满足以下技术标准:力矩范围:110-150NM。工程能力CPK〈1.3。
[0116]下面请参看图8，拧紧机构30包括拧紧轴39，拧紧轴保护机构40，导杆气缸41及连接板42。
[0117]其中，拧紧轴39用于拧紧螺栓。导杆气缸41用于驱动拧紧轴39运动，完成螺栓拧紧。拧紧轴保护机构40用于保护拧紧轴39。连接板42用于将拧紧轴39固定在第二层基板5上。
[0118]具体来说，拧紧机构30通过法兰安装在第二层基板5。导杆气缸41与连接板42通过一个自制的角型支架用螺栓连接。最后通过安装板与第二层基板5用螺栓及定位销连接即可。
[0119]拧紧机构30跟第二层基板5保持相对静止。而第二层基板5在第一层基板4上有一定的移动空间。这样有利于拧紧机构30与待装配汽车对接时由于吊具的中性面偏差的进行位置调整。
[0120]拧紧机构30自带有一个浮动接头，但由于浮动接头的形成有限，所以在拧紧机构30上部装有拧紧轴保护机构40，内部有一个推力球轴承43。同时导杆气缸41配有一个精密减压阀。目的是为了防止拧紧机构30由于吊具高度的偏差而导致拧紧轴39头部被过压缩而导致内部的花键损坏。
[0121]为了方便操作，在第二层基板5四周还可以安装把手。
[0122]下面介绍气动机构6。
[0123]气动机构6主要用来驱动高压电池装配设备中部件的运动。例如托盘定位，动力滚道27举升等等。
[0124]下面介绍电控机构7。
[0125]电控机构7，用于控制装配设备中各个部件之间的配合运动。
[0126]第一变频电机、第二变频电机8等都属于电控机构7。
[0127]电控机构7包括但不限于使用Q02U/H系列PLC控制，变频电机包括但不限于选用SEff,变频器包括但不限于选用700系列，触摸屏包括但不限于选用G0T1000系列，旋转编码器包括但不限于选用E6C2-CWZ6 (OMRON)，开关等包括但不限于采用OMRON产品。低压电器包括但不限于采用TE的产品。电柜上安装三色声光故障报警灯。
[0128]电柜安装在地面上，通过拖链与台车连接。
[0129]下面介绍电池合装车(即装配有高压电池的装配设备)将电池安装到电池车(待装配汽车)上的实施过程。
[0130]汽车底盘线(即主线)上会生产各种类型的汽车，电池合装车处于主线的下方待命O
[0131]首先，超声波距离检测传感器会对主线上的汽车类型进行检测。
[0132]超声波距离检测传感器设置在单独的检测设备上，主要是用来对底盘吊具上所装载的汽车类型进行识别用的。因为汽车底盘线上会生产各种类型的汽车，而电池合装车只针对电池车进行动作。
[0133]当然，超声波距离检测传感器也可以设置在电池合装车上，本发明对于超声波距离检测传感器的位置不做限制。
[0134]具体来说，超声波距离检测传感器距离主线有半米距离，方向朝上，检测电池车底部，根据设定的检测距离范围发信号给PLC的输入端，来检测是否在电池合装车的设定距离范围。
[0135]光电传感器设在超声波距离传感器附近，检测电池车车身，根据光路的阻挡与否给信号PLC的输入端，来检测是否有电池车。
[0136]吊具检测机械开关设在主线吊具的上端，当有吊具过来，根据触碰此机械开关给信号PLC的输入端，来检测是否有吊具。当三个条件同时满足，即有吊具、有车体1、在设定距离范围，可以判断为电池车。
[0137]PLC安装在电控机构7中，当检测到有电池车之后，电控机构7、气动机构6控制电池合装车以主线的速度随行。并控制电池合装车内部的各个部件配合运行，直到电池合装车和主线对应的高度。
[0138]此时，电池合装车的高度是通过检测开关组件进行检测的。
[0139]达到对应的高度之后，电池合装车控制第二层基板5中的各个部件运行。例如通过装配设备的弹性定位销机构29与吊具上的汽车底盘进行精准对接来完成与汽车装配主线的锁定。然后通过放置高压电池的托盘中的定位销(一般来说，托盘上有两个定位销)来进行高压电池工件与车体安装位置的锁定。对位完成后，通过装配设备上的拧紧机构30将连接车体与工件的紧固螺栓拧紧到指定扭矩。与此同时，另一侧的紧固螺栓也一并拧紧，完成装配过程。
[0140]然后，电池合装车回到上料输送线的初始位置进入下一个工作循环。
[0141]为了安全起见，安全地毯设在输送线下线头端对接滚筒气缸的正下方，当下线对接滚筒气缸有动作且此时人处在安全地毯上时，安全地毯自身内部的发送反馈信号给PLC的输入端，从而会产生相应的报警提示，同时气缸会马上暂停动作。安全光幕扫描仪设在输送线上线末端对接滚筒气缸的正下方，当下线对接滚筒气缸有动作且此时人处在安全光幕扫描仪区域范围内时，安全光幕扫描仪自身内部的发送反馈信号给PLC的输入端，从而会产生相应的报警提示，同时气缸会马上暂停动作。
[0142]而将托盘工件装配到第二层基板5上的过程中，主要是通过第二层基板5中的各个部件配合装配的，并且是通过光电开关组件来检测托盘工件是否已经运输到第二层基板5上。具体的装配过程在第二层基板5的结构中已有描述，本发明不再赘述。
[0143]通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点:
[0144]本发明公开了一种高压电池装配设备，该装配设备能够通过旋转编码器和第一变频电机的共同作用，保证装配设备的行走速度始终保持与汽车装配线的速度一致运行。在装配过程中，通过剪式举升机构将托盘举升到和待装配汽车等高的高度，然后通过第二层基板上设置的弹性定位销机构实现和待装配汽车的定位连接，然后通过拧紧机构完成高压电池的装配，这一系列工作的配合，来实现电池工件与车体的连接紧固。装配设备的弹性定位销机构设计灵活，结构紧凑，替代操作员自动和待装配汽车进行对接，避免了因手工操作导致的对接误差，因此在对自身的重要工具保护周到的同时也对操作员的安全防护进行了多重考虑。此装配设备操作简单，生产效率高，自动化程度高，安全保护较好。
[0145]尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
[0146]显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种高压电池装配设备，用于将高压电池装配到待装配汽车内，其特征在于，所述装配设备包括: 车体； 行走车轮，设置在所述车体对立的两边，所述行走车轮由第一变频电机驱动运行；所述第一变频电机上设置有旋转编码器，所述旋转编码器用于实时采集所述待装配汽车的运行速度，并根据所述待装配汽车的运行速度控制所述第一变频电机的转速，以使所述行走车轮的运行速度和所述待装配汽车的运行速度保持一致； 剪式举升机构，设置在所述车体上，所述剪式举升机构用于需要将装有所述高压电池的托盘安装到所述待装配汽车中时，将所述托盘举升到和所述待装配汽车对应的高度。第一层基板，设置在所述剪式举升机构上，用于定位第二层基板； 所述第二层基板，设置在所述第一层基板上，包括弹性定位销机构、拧紧机构；其中，所述弹性定位销机构用于和所述待装配汽车定位连接，以便于所述托盘将所述高压电池运送至所述待装配汽车内；所述拧紧机构用于在所述高压电池和所述待装配汽车对位后，将所述高压电池和所述待装配汽车的紧固螺栓拧紧到指定扭矩，以完成所述高压电池的装配。
2.如权利要求1所述的装配设备，其特征在于，所述剪式举升机构具体包括:第二变频电机，滚珠丝杆，驱动小剪叉，升降剪叉，设备底架，设备面板，角钢； 其中，所述驱动小剪叉和升降剪叉用于升降所述设备面板； 所述设备底架，用于支撑所述剪式举升机构； 所述角钢，用于与所述车体的螺栓连接，以使所述剪式举升机构连接在所述车体上；所述第二变频电机，用于驱动所述滚珠丝杆，以带动所述驱动小剪叉和所述升降剪叉运动，控制所述设备面板垂直移动； 所述设备面板，用于放置所述第一层基板。
3.如权利要求1所述的装配设备，其特征在于，所述第一层基板具体包括: 浮动滑台，用于放置所述第二层基板； 气动定位插销，安装在所述第一层基板的两侧，用于在装载或者卸下所述托盘时，插入所述第二层基板的定位孔中，定位所述第二层基板，以保证所述第二层基板与所述第一层基板的可靠锁定。
4.如权利要求3所述的装配设备，其特征在于，所述浮动滑台具体包括滚珠万向球，角钢限位块和弹性伸缩杆； 其中，所述滚珠万向球，用于移动所述第二层基板； 所述角钢限位块安装在所述第一层基板的四周，用于防止所述第二层基板超出所述第一层基板的限制范围； 所述弹性伸缩杆安装在所述第一层基板的四周，用于将所述第二层基板保持在第一层基板的中间位置。
5.如权利要求1所述的装配设备，其特征在于，所述第二层基板还包括: 底板，万向滚球，单边挡板，单边活动挡板，双边活动定位挡板，动力滚道，定位孔； 其中，所述底板上安装所述万向滚球； 所述动力滚道，安装在第二层基板的两侧且能够升降，用于输送所述托盘； 所述万向滚球，安装在所述第二层基板两侧的动力滚道之间，用于调整所述托盘所述在第二层基板上的位置； 所述单边挡板，安装在所述第二层基板的侧面，用于阻挡所述托盘，防止所述托盘滑落； 所述单边活动挡板，安装在所述第二层基板的侧面，用于阻挡所述托盘，防止所述托盘滑落； 所述双边活动定位挡板，和所述动力滚道接触，用于定位所述托盘，将所述托盘定位在所述第二层基板上； 所述定位孔用于和所述第一层基板的气动定位插销配合，将所述第二层基板固定在所述第一层基板上； 其中，所述动力滚道上升将所述托盘输送进入所述第二层基板上时，所述单边挡板阻挡所述托盘移动，所述单边活动挡板上升，所述动力滚道下降，托盘由所述万向滚球支撑，所述双边活动定位挡板动作，将所述托盘定位在第二层基板上。
6.如权利要求1所述的装配设备，其特征在于，所述拧紧机构包括拧紧轴，拧紧轴保护机构，导杆气缸及连接板； 其中，所述拧紧轴用于拧紧螺栓； 所述导杆气缸用于驱动所述拧紧轴运动，完成螺栓拧紧； 所述拧紧轴保护机构用于保护所述拧紧轴； 所述连接板用于将所述拧紧轴固定在所述第二层基板上。
7.如权利要求1所述的装配设备，其特征在于，所述弹性定位销机构包括:车体定位销、直线导轨、弹簧导向套、弹簧、活动机架及固定机架； 其中，所述车体定位销固定在所述活动机架上； 所述活动机架连接在所述直线导轨上； 所述弹簧导向套内装有所述弹簧，并和所述活动机架连接； 所述固定机架与所述第二层基板连接； 在所述高压电池装配设备和所述待装配汽车对接的过程中，所述车体定位销先插入到所述待装配汽车的定位孔内；然后随着所述剪式举升机构的升高从而压缩所述车体定位销，使得所述活动机架沿所述直线导轨下降，并压缩弹簧；在所述高压电池安装完毕后，所述剪式举升机构开始下降，依靠所述弹簧自身的恢复力使所述弹性定位销机构回到初始位置。
8.如权利要求1所述的装配设备，其特征在于，所述装配设备还包括:机械开关组件，用于检测所述高压电池装配设备的升降位置。
9.如权利要求1所述的装配设备，其特征在于，所述装配设备还包括:光电开关组件，用于检测所述托盘是否运输到所述第二层基板上。
10.如权利要求1所述的装配设备，其特征在于，所述装配设备还包括:气动机构，用于控制所述装配设备中部件的运动； 电控机构，用于控制所述装配设备中各个部件之间的配合运动。
【文档编号】B23P19/04GK104259830SQ201410377415
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2014年8月1日
【发明者】周兵, 张琪, 廖钊 申请人:湖北机电院装备制造有限责任公司